天然气管道壁厚测试在生产管理中的运用.pdf

2 0 1 2年 1 1 月 第 4 0卷 第2 2期 机床与液压 MACHI NE TOOL ＆ HYDRAUL I CS NO V ． 2 01 2 Vo 1 ． 4 0 No ． 2 2 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 2 ． 2 2 ． 0 3 6 天然气管道壁厚测试在生产管理中的运用 陈渝 ，何 云冰 ，张艳玲 ，王好 1 ．重庆科技 学院，重庆 4 0 1 3 3 1 ；2 ．西南油气田分公 司重庆气矿 ，重庆 4 0 0 0 2 1 摘要腐蚀是直接影响天然气管道 、设备工作可靠性的主要因素之一。管壁厚度变化是表征腐蚀程度的重要指标。利 用超声波测厚仪，以管壁厚度作为研究对象，通过理论计算对管道的运行能力进行评估 ，从而掌握正确评价管道安全的方 法，对天然气管道的保护有重要的指导意义。 关键词管道； 腐蚀；测厚测试 ；安全评价 中图分类号T E 8 3 2 文献标识码 A 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 2 2 2 1 0 5 4 App l i c a t i o n o f t he Thi c k ne s s Te s t i ng f o r Ga s Pi p e l i n e s i n M a na g e me n t CHEN Yu ， HE Yu n b i n g ， ZHANG Ya n l i ng ， W ANG Ha o 1 ． C h o n g q i n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ，C h o n g q i n g 4 0 1 3 3 1 ，C h i n a ； 2 ． C h o n g q i n g G a s Mi n e ，C N P C S o u t h w e s t O i l G a s F i e l d C o m p a n y ，C h o n g q i n g 4 0 0 0 2 1 ，C h i n a Ab s t r a c t C o r r o s i o n i s o n e o f t h e i mp o r t a n tc t o m t o a f f e c t t h e p i p e l i n e o p e r a t i o n a l r e l i a b i l i t y ． C h a n g e i n wa l l t h i c k n e s s i s a n i mp o r t a n t i n d i c a t o r t o r e fl e c t t h e c o rro s i o n d e g r e e ． An u l t r a s o n i c t h i c k n e s s g a u g e wa s u s e d t o t e s t t h e t h i c k n e s s o f p i p e l i n e s ，t h e n t h e wo r k i n g a b i l i t y w a s e v a l u a t e d ． S o a c o rre c t me t h o d o f p i p e l i n e s afe t y e v a l u a t i o n wa s g o t t e n ． Ke y wo r d s P i p e l i n e； C o r r o s i o n；T h i c k n e s s t e s t i n g；S a f e t y e v a l u a t i o n 天然气输气管道、输气设备的首要任务是长期、 安全 、平稳地运行。据研究，腐蚀是直接影响天然气 管道 、设备工作可靠性的重要因素。美国一研究机构 在评价管道失效原因时提到美国输气干线和集配气 设备的泄漏事故中，7 4 ％是 由腐蚀造成 的。由此可 见 ，正确把握管道腐蚀情况显得尤为重要。川东地区 大部分管道建于 2 0世纪 7 O一 8 0年代 ，建成时间早 ， 运行 时间长 ，管道能否在 当前压力下安全运 行也不得 而知。随着时间的推移和社会的发展，管道的裸露情 况加剧 ，输气管道及场站所处的地区升级，输气设备 的保护与地区发展矛盾也 日益突出。尽管管道保护引 起了各级部门极大的重视 ，但管道安全运行受到的巨 大威胁已成为生产管理的重点。因此，调查输气设备 的运行能力 、制定合理的监测计划，及时整改存在的 隐患、制定合理的运行参数是保护设备安全运行的有 效有 段。文 中仅从壁厚测试人手 ，根据所测 结果对输 气设备的运行能力进行校核，评价管道的本质安全 ， 为天然气管网和场站的本质安全现状提供参考。 1 测试方法 1 ． 1 选点 原则 根据统计学原理 ，采取固定和随机选点相结合的 测试原则 ，共选定了2 9 0 2处测厚点。其中，重点选 择 进出站埋地弯头 、压力容器以及安检部 门法定的测 厚点，具体包括 1 低洼处、冲刷段等管道易受 腐蚀的地方； 2 管道三、四类地 区 人 口稠密 段 ； 3 曾发生腐蚀穿孔的地段 ； 4 违章建筑附 近地区； 5 场站安全通道下方管道。 在测试 中，作 者对 输气 直管、弯头、分离 器 除尘器和汇气管 4大部分进行分类统计。由于气 流在这4种设备中的流向有所差异 ，在定义测试点时 采取了不同的分度方法。对于直管段和弯头是以气流 方向为准 ，如图 1 a ，管道顶端为 1 2点钟方向，沿 顺 时针方 向 9 0 。 分 度 ，分别 为 3点 、6点 、9点 、l 2 点等4个测点；对于汇气管，则采用图 1 b 分度方 法进行数据记录。 一 2 7 0 。 9 0 。 a 直管段和弯头 b 汇气管 图 1 分度方法 收稿 日期 2 0 1 1 1 0 2 8 作者简介陈渝 1 9 7 6 一 ，女，硕士研究生，讲师，主要从事机械基础课程的教学和研究。Em a i l w i n d q q 2 0 0 3 1 6 3． c o rn。 1 0 8 机床与液压 第 4 0卷 3 管道的强度校核及安全评价 作者对管道部分采用巴罗 B a r l o w 公式进行强 度校核，其安全评分采用评分法进行，采用巴罗公式 计算管道 目前壁厚下能承受的管道内压力。绝大多数 的管道系统允许其管道有额外 的壁厚 ，这种额外 的壁 厚可以对腐蚀和外部破坏提供某种程度的保护 ，因此 在对野外管道进行评价时应考虑此因素。在此部分， 作者仅从管道设计方面对管道进行评价，也就是管道 的本质安全。考虑各种外力因素的影响，综合后给出 管道 目前状况下最安全的运行压力。 巴罗公式 P 。 D p最大 式中 P 最 ★ 为管材所能承受的最大应力值； P ； 为管线 内部压力 ； D为管线外径 ； t 为管线壁厚 。 考虑众多因素采用巴罗公式计算后，这里采用一 个简单的评分表，表3中评分值是根据额外壁厚存在 的情况给出的评分值，这种评分采用实测壁厚与设计 壁厚之间的比值，即比值 ．j} 。 表 3 管道评价标准 评分值 安全评价 小于 1 ． 0 2 5 警告 ， 1 ． 0～1 ． 1 1 0 1 ．1 1～1 ． 2 0 2 5 安 1 ． 2 1 1 ． 4 0 4 5 鑫 1 ． 4l～1 ． 6 0 6 0 1 ． 6l～1 ． 8 O 8 0 大于 1 ． 8 1 1 0 0 最佳安全值 当评分值 为 一 2 5分 时 ，运行在 此压 力下管 道应 付额外载荷的能力较差，比较容易失效而发生故障， 建议降压使用确保安全。 当评分值为 1 0 0 分时，管段能抵御绝大多数额外 因素造成的影响而正常运行。其缺点是在该运行压力 下管道的输送效率较差。 评分值为 一 2 5 ～1 0 0分时，管段可以按该评分的 压力运行，只是安全程度和系统各有差别。 因此，在决定管道运行压力的情况时，应充分考 虑管道的穿越情况和额外载荷的分布情况 ，综合输送 效率得出最佳的运行压力。 4 壁厚检测的意义和建议作法 4 ． 1 意义 1 对管道运行的安全评价提供计算依据 管道是否处于安全运行状态，可以通过其壁厚计 算出理论安全运行压力，从而指导生产。如果同时还 能对材质进行取样和分析，那么对管道的安全评价将 会更完善和可靠。 2 可对管道剩余寿命进行核定 评估管道系统剩余寿命的一个基本参数就是管道 腐蚀速率。通过壁厚测试，可以计算出管道的腐蚀速 率，然后根据管道所处的地区和运行压力计算出其剩 余寿命。 4 ． 2 建议作法 1 加强管道基础数据 的收集，特别是新建管 道的材质、壁厚、设计压力等均需要建立可追溯的档 案台账，管道的壁厚测试也必须作为 日常工作来抓， 便于腐蚀速率的计算，以达到计算管道剩余寿命的目 的 ，同时随时把握管道的运行状态 。对于不能查询原 始资料的管道 ，需要及时补测管道壁厚数据 、取样分 析管道材质 ，为后期管道管理和评估提供参考数据。 2 进一步对壁厚测试仪器进行优化和选择。 文中所用的仪器精度是 0 ． 1 m m，而大部分集输管 道和场站设施的腐蚀速率为0 ． 0 1～ 0 ． 0 3 m m ／ 年，0 ． 1 m m的精度并不能很好满足要求，特别是对于地理条 件好、内腐蚀较轻的管道，该工具的测量精度显得有 些力不从心。所以，可以提高测试仪器的精度或者延 长测试 周期 。 3 加强管道建设 的过程 监督。在测试过 程 中， 作者发现部分管线未达到设计年限就出现了过腐蚀现 象。究其原因主要有两点① 建设用管道材质未达到 设计要求；② 管线绝缘层出现了问题。这两个因素都 可能造成管道提前失效或腐蚀速率过快。要保证管道 安全有效运行 ，必须加强监督 ，在管道建设初期对 管 道材质进行抽检或入库检验，建设过程中加强管道及 绝缘层的保护以及施工完毕后的绝缘层检测工作，发 现 问题及时整改 ，避免管道提前失效情况 的发生。 参考文献 【 1 】四J i l 石油管理局． 管道风险管理[ M ] ． 北京 石油工业出 版社 ， 1 9 9 5 ． 【 2 】王志昌． 输气管道工程 [ M] ． 北京 石油工业出版社， 1 9 97． 【 3 】中国石油天然气集团公司． S Y ／ T 0 0 8 7 ． 9 5 钢质管道及储 罐腐蚀与防护调查方法标准 [ s ] ． 北京 石油工业出版 社 ， 1 9 9 61 21 8 ． 【 4 】中国石油天然气集团公司． G B 5 0 3 5 0 - 2 0 0 5油气集输设 计规范[ s ] ． 北京 中国计划出版社， 2 0 0 5 0 8 0 1 ． 【 5 】 杨庆俊 ， 陈克勤 吕庆军， 等． 气体管道泄漏检测与定位 的仿真研究[ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 0 ， 3 8 9 8 5 8 8 ． 【 6 】 宋志强， 李著信， 张镇 ， 等． 基于We i b u l 1 分布的埋地油气 管道疲劳寿命分析与评估 [ J ] ． 机床与液压， 2 0 1 1 ， 3 9 7 1 3 01 3 3 ． 【 7 】戴波， 赵晶， 周炎． 超声波管道内检测腐蚀缺陷分类识别 研究[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 8 ， 3 6 7 1 9 41 9 8 ．